RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Strumenti e metodi per l'evoluzione delle reti di subtrasmissione e distribuzione nei mercati elettrici liberalizzati

Università di riferimento

Politecnico di BARI - ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA - BARI(BA)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Francesco TORELLI

Descrizione

Alla luce del mercato elettrico liberalizato, il sistema di distribuzione dell'energia assume una grande rilevanza per le implicazioni economiche inerenti alla sua funzione di interfaccia tra il sistema elettrico di trasmissione e produzione e gli utenti finali. Ad esso sono associati diversi compiti tra cui la fornitura di energia con un elevato standard di qualità, la continuità di esercizio ed una gestione economica per la contrazione dei costi legati alla distribuzione. Sono stati quindi individuati i seguenti obiettivi specifici che l'unità di Bari intende sviluppare nelle varie fasi in cui il programma sarà articolato:

MINIMIZZAZIONE DELLE PERDITE
I sistemi di distribuzione sono normalmente strutturati in modo radiale al fine di consentire un efficace coordinamento dei loro sistemi di protezione. Molti sistemi di distribuzione hanno la possibilità di riconfigurazioni parziali della rete attraverso degli opportuni switching in modo da poter trasferire il carico da un feeder ad un altro al fine di migliorare significativamente l'operatività dell'intero sistema.
I feeders per un sistema di distribuzione alimentano una varietà di carichi industriali, commerciali, residenziali e carichi luce.
Il carico di picco sui trasformatori di sottostazione e sui feeders avviene diverse volte al giorno ed il sistema di distribuzione risulta sovraccaricato in certi momenti del giorno, mentre in altri può essere scarico.
La riduzione delle perdite di potenza è ottenuta attraverso il trasferimento dei carichi dai distributori pesantemente caricati a quelli debolmente caricati attraverso la riconfigurazione della rete in modo tale che la struttura radiale del sistema possa essere modificata volta per volta. La ridistribuzione dei carichi più efficiente è quella che minimizza le perdite complessive del sistema. La riconfigurazione permette anche di contrarre la domanda di picco migliorando il profilo della tensione sui distributori e aumentando l'affidabilità della rete.
A tal fine si intende proporre un processo di ottimizzazione delle perdite attraverso due azioni di intervento:
a) l'uso degli switch esistenti sui congiuntori;
b) la pianificazione di lati di connessione che diano al sistema, tipicamente radiale, un qualche grado di connessione.
Il processo di ottimizzazione si baserà su una nuova formulazione delle perdite, applicata ad una struttura di rete tipicamente radiale, in grado di esplicitare direttamente tali perdite in funzione delle iniezioni alle cabine primarie e dei carichi alimentati. Questa formulazione può consentire un notevole risparmio computazionale laddove venga utilizzata nei processi di ottimizzazione succitati.

STABILITA' DELLA TENSIONE
Il fenomeno della stabilità della tensione è definita attraverso l'abilità del sistema a mantenere la tensione in ciascuna parte di esso in condizioni di aumenti del carico. L'instabilità di tensione avviene quando il sistema di potenza è soggetto a carichi pesanti sulle linee di trasmissione ed insufficiente supporto di potenza reattiva locale. Al rapido aumento della potenza dei carichi, in particolare per reti alimentanti carichi industriali, l'incidenza del collasso della tensione può accadere facilmente. Quando tali incidenti accadono, alcuni carichi industriali dovranno essere eliminati attraverso dispositivi automatici di load shedding. La ricerca che si intende proporre mira innanzitutto a definire degli indici di stabilità basati sulla correlazione tra potenza generata/assorbita e perdite nella rete e tra potenza reattiva e tensione ai nodi di carico. Susseguentemente, verrà sviluppato un algoritmo in grado di ridurre il rischio di instabilità attraverso tecniche di riconfigurazione della rete e di ridispacciamento dell'energia in ingresso alla rete a livello di subtrasmissione.

DIAGNOSTICA
Ogni problema mirato alla gestione del sistema di distribuzione prevede una perfetta conoscenza della struttura del sistema, dei parametri della rete di distribuzione e dei carichi alimentati. Questo compito è normalmente affidato a strumenti operanti nel contesto della diagnostica sia per la rilevazione e la localizzazione dei guasti sia per la valutazione preventiva di un eventuale degrado di parti del sistema, allo scopo di definire opportuni programmi di manutenzione. La ricerca che si intende avviare riguarda una procedura di diagnostica basata sulla identificazione parametrica che consenta di:
a)valutare eventuali variazioni dei parametri di rete;
b) valutare gli attuali carichi alimentati.
Tali valutazione verranno effettuate sulla base di dati ingresso-uscita rilevati sulle cabine primarie o in opportuni nodi della rete ove sia disponibile una adeguata capacità di calcolo.
La procedura è in grado di monitorare in tempo reale i valori dei parametri di rete e dei carichi in esame. Laddove la struttura della rete mostri una eccessiva complessità e la procedura suggerita mostri difficoltà di calcolo nella identificazione dei parametri, è necessario estenderla a più punti della rete e non solo a livello di cabina primaria. La validità di questo suggerimento è legata al fatto che la correlazione ingresso-uscita in tali punti è esclusivamente legata ai parametri e ai carichi a valle. Ovviamente, come già detto, ciascun punto di valutazione dei dati dovrà disporre di opportuna capacità di elaborazione e conseguente trasferimento dei dati ai livelli gerarchici superiori.

QUALITA' DEL SERVIZIO
A seguito della riconfigurazione delle reti di distribuzione attraverso la manovra di sezionatori e congiuntori al fine di minimizzare le perdite, vengono mutati gli assetti operativi del sistema; cio' ha influenza su diversi parametri tra cui la qualita' del servizio. In particolare, creando alimentazioni alternative da differenti nodi della rete, occorre investigare i seguenti aspetti:
- il grado di interdipendenza nodale tra i feeders ai fini degli abbassamenti transitori di tensione durante i guasti
- le conseguenze delle nuove configurazioni sulla propagazione delle armoniche
- l'eventuale vantaggio di introdurre sistemi di commutazione rapida STS (Static Transfer Switch) dei carichi
- gli effetti della generazione distribuita sul nuovo assetto di rete